Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине, совершает вертикальные свободные колебания. Пружина все время остается растянутой. Как ведет себя потенциальная энергия пружины, кинетическая энергия груза, его потенциальная энергия в поле тяжести, когда груз движется вверх от положения равновесия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
1. Увеличивается.
2. Уменьшается.
3. Не изменяется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Потенциальная энергия пружины | Кинетическая энергия груза | Потенциальная энергия груза в поле тяжести |
В положении равновесия скорость груза максимальна. Поэтому при движении вверх от положения равновесия, скорость груза уменьшается, а значит, уменьшается и кинетическая энергия.
Для вертикального маятника важно различать потенциальную энергию груза (mgh) и потенциальную энергию пружины Первая определяется изменением вертикальной координаты груза, вторая — деформацией пружины. При этом, поскольку в положении равновесия пружина растянута силой тяжести, действующей на груз, значение потенциальной энергии пружины в этом состоянии не обращается в нуль. Ясно, что при движении вверх, потенциальная энергия груза увеличивается. Пружина же, по условию, все время остается растянутой. Следовательно, когда груз двигается вверх, ее деформация уменьшается, а значит, уменьшается и потенциальная энергия пружины.
Ответ: 221.
Примечание.
При определении потенциальной энергии пружины нужно обратить внимание на тот факт, что она все время растянута, и в положении равновесия потенциальная энергия пружины не равна нулю.


Исходя из решения получается, что кинетическая энергия уменьшается и потенциальная тоже уменьшается. Хотя Общая механическая энергия должна оставаться неизменной ведь
Е мех. = Е к. + Е п.
Даже исходя из формулы понятно, что в этой колебательной системе Е мех. должна оставаться постоянной
Вы правы, закон сохранения энергии выполняется, но для данной системы важно учитывать, что потенциальная энергия складывается из двух составляющих: потенциальной энергии пружины и потенциальной энергии груза в поле силы тяжести.
Здравствуйте, Вы пишите: "В положении равновесия скорость груза максимальна. Поэтому при движении вверх от положения равновесия, скорость груза уменьшается, а значит, уменьшается и кинетическая энергия", но ведь эти высказывания противоречат друг другу. Почему, если скорость максимальная достигается в положении равновесия и туда же двигается груз, то скорость уменьшается?
При движении вверх от положения равновесия груз удаляется от положения равновесия.